Laporan Praktikum Calori Work
-
Upload
ayuwulandini -
Category
Documents
-
view
2.856 -
download
1
Transcript of Laporan Praktikum Calori Work
LAPORAN PRAKTIKUM
Calori Work
Nama : Ayu Wulandini
NPM : 0906557286
Fakultas : Teknik
Departemen/Prodi : Teknik Sipil/ Teknik Lingkungan
Kode Praktikum : KR-02
Minggu Percobaan : IV
Unit Pelaksana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Dasar
(UPP-IPD)
Universitas Indonesia
Depok
KR-02 Calori Work
I. Tujuan Praktikum
Menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
II. Peralatan
a. Sumber tegangan yang dapat divariasikan
b. Kawat konduktor ( bermassa 2 gr )
c. Termometer
d. Voltmeter dan Ampmeter
e. Adjustable power supply
f. Camcorder
g. Unit PC beserta DAQ dan perangkat pengendali otomatis
III. Landasan Teori
Dalam fisika, kalor didefinisikan sebagai energi yang mengalir dari benda
yang lebih panas ke benda yang lebih dingin ketika kedua benda bersentuhan satu
sama lain sampai suhu keduanya sama dan keseimbangan termal tercapai. Kalor
juga didefinisikan sebagai energi panas yang dimiliki oleh suatu zat. Jika suhunya tinggi
maka kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika suhunya
rendah maka kalor yang dikandung sedikit.
Dari hasil percobaan yang sering dilakukan besar kecilnya kalor yang
dibutuhkan suatu benda(zat) bergantung pada 3 faktor : massa zat, jenis zat (kalor
jenis), perubahan suhu
Sehingga secara matematis dapat dirumuskan :
π = m. c. T2 β T1
dimana
Q = Jumlah kalor yang diperlukan (joule)
1 Joule = 0,24 Kalori
1 Kalori = 4,18 Joule
m = massa zat ( kg )
c = kalor jenis zat ( J/kgoK)
T2 = suhu akhir zat (oK)
T1= suhu mula-mula (oK)
Dalam pembahasan kalor ada dua kosep yang hampir sama
tetapi berbeda yaitu kapasitas kalor (C) dan kalor jenis (c)
Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang diperlukan untuk menaikkan
suhu benda sebesar 1 derajat celcius.
πΆ =π
(π2 β π1)
C = kapasitas kalor (J/oK)
Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1
kg zat sebesar 1 derajat celcius. Alat yang digunakan untuk menentukan besar
kalor jenis adalah kalorimeter.
π =π
π. (π2 β π1)
c = kalor jenis ( J/kgoK)
Hubungan kalor jenis denga kapasitas kalor suatu benda dapat dinyatakan dengan
πΆ = π.π
Hukum kekekalan energi untuk kalor memenuhi asas yang diajukan oleh Joseph
Black, atau kita biasa menyebutnya dengan asas Black. Pada percampuran dua zat,
banyaknya kalor yang dilepas oleh zat yang suhunya lebih tinggi, sama dengan
banyaknya kalor yang diserap oleh zat yang suhunya lebih rendah. Secara
matematis dinyatakan dengan
ππππππ = ππ‘πππππ
Sedangkan menurut hukum kekekalan energi itu sendiri menyatakan bahwa
energi tidak bisa diciptakan ataupun dimusnahkan. Dalam percobaan ini, energi
yang berubah adalah energi kalor dan energi listrik. Sesuai dengan hukum
kekekalan energi, energi kalor bisa diubah menjadi energi listrik ataupun
sebaliknya, energi listrik bisa berubah menjadi energi kalor. Dapat di rumuskan
π = π
Dengan
π = π. πΌ. π‘
Dimana
W = energi listrik (joule)
V = tegangan listrik (volt)
I = arus listrik (ampere)
t = waktu (sekon)
Energi listrik adalah energi yang dihasilkan oleh muatan-muatan listrik akibat
adanya arus listrik pada energi listrik tertutup.
Dalam percobaan ini, sebuah kawat dililitkan pada sebuah sensor temperatur.
Kawat tersebut akan dialiri arus listrik sehingga mendisipasikan energi kalor.
Perubahan temperatur yang terjadi akan diamati oleh sensor kemudian dicatat oleh
sistem instrumentasi. Tegangan yang diberikan ke kawat dapat diubah sehingga
perbuahan temperatur dapat bervariasi sesuai dengan tegangan yang diberikan
IV. Prosedur Percobaan
1. Eksperimen rLab ini dapat dilakukan dengan meng-klik tombol rLab di
bagian bawah halaman jadwal
2. Mengktifkan Web cam (meng-klik icon video pada halaman web r-Lab)
3. Memberikan tegangan sebesar V0 ke kawat konduktor
4. Menghidupkan Power Supply dengan mengβklikβ radio button disebelahnya.
5. Mengambil data perubahan temperatur , tegangan dan arus listrik pada kawat
konduktor tiap 1 detik selama 10 detik dengan cara mengβklikβ icon βukurβ
6. Memperhatikan temperatur kawat yang terlihat di web cam, ditunggu hingga
mendekati temperatur awal saat diberikan V0 .
7. Mengulangi langkah 2 hingga 5 untuk tegangan V1, V2 dan V3
Gambar 1. Calori Work
V. Hasil dan Evaluasi
a. Pengolahan Data
Berdasarkan data yang di dapatkan, maka dapat dibuat grafik sebagai berikut
Grafik 1. Tempratur Vs. Waktu
0,0
2,5
5,0
7,5
10,0
12,5
15,0
17,5
20,0
22,5
25,0
27,5
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tem
pra
tur (
oC
)
Waktu (s)
Tempratur Vs Waktu
V0
V1
V2
V3
Berdasarkan persamaan di atas, energi listrik sama dengan energi kalor,
sehingga,
π = π
π. πΌ. π‘ = m. π. βπ
π =π. πΌ
m. ππ‘
Jika di asumsikan dengan persamaan garis π¦ = ππ₯, maka T β y, t β x, dan π βπ .πΌ
m .π
V0 = 0 volt
t T t2 T2 tT
3 17,3 9 299,29 51,9
6 17,3 36 299,29 103,8
9 17,3 81 299,29 155,7
12 17,3 144 299,29 207,6
15 17,3 225 299,29 259,5
18 17,3 324 299,29 311,4
21 17,3 441 299,29 363,3
24 17,3 576 299,29 415,2
27 17,3 729 299,29 467,1
30 17,3 900 299,29 519
165 173,0 3465 2992,9 2854,5
π =πβπ₯ππ¦π β (βπ₯π)(βπ¦π)
πβπ₯π2 β βπ₯π 2
π =10.2854,5 β 165.173
103465 β 27225
π = 0
π =ππΌ
m. π
Jadi, c0 = 0 J/KgoC
V1= 0,66 volt
T T t2 T2 tT
3 17,1 9 292,41 51,3
6 17,2 36 295,84 103,2
9 17,4 81 302,76 156,6
12 17,6 144 309,76 211,2
15 17,7 225 313,29 265,5
18 17,9 324 320,41 322,2
21 18,0 441 324 378
24 18,2 576 331,24 436,8
27 18,3 729 334,89 494,1
30 18,4 900 338,56 552
165 177,8 3465 3163,16 2970,9
π =πβπ₯ππ¦π β (βπ₯π)(βπ¦π)
πβπ₯π2 β βπ₯π 2
π =10.2970,9 β 165.177,8
10.3465 β 27225
π = 0,05
π =π. πΌ
m. π
π =π. πΌ
m.π
π =0,66.35,48. 10β3
0,002.0,05
π1 = 234,17 J/KgoC
V2 = 1,59 volt
t T t2 T2 tT
3 17,3 9 299,29 51,9
6 17,7 36 313,29 106,2
9 18,7 81 349,69 168,3
12 19,7 144 388,09 236,4
15 20,7 225 428,49 310,5
18 21,6 324 466,56 388,8
21 22,4 441 501,76 470,4
24 23,1 576 533,61 554,4
27 23,8 729 566,44 642,6
30 24,4 900 595,36 732
165 209,4 3465 4442,58 3661,5
π =πβπ₯ππ¦π β (βπ₯π)(βπ¦π)
πβπ₯π2 β βπ₯π 2
π =10.3661,5 β 165.209,4
10.3465 β 27225
π = 0,28
π =π. πΌ
m. π
π =π. πΌ
m.π
π =1,59.51,79. 10β3
0,002.0,28
π2 = 147,05 J/KgoC
V3 =1,06 volt
π =πβπ₯ππ¦π β (βπ₯π)(βπ¦π)
πβπ₯π2 β βπ₯π 2
π =10.3238,5 β 165.190,5
10.3465 β 27225
π = 0,13
π =π. πΌ
m. π
π =π. πΌ
m.π
π =1,06.42,43. 10β3
0,002.0,13
π3 = 172,98 J/KgoC
t T t2 T2 tT
3 17,4 9 302,76 52,2
6 17,6 36 309,76 105,6
9 18,0 81 324 162
12 18,4 144 338,56 220,8
15 18,9 225 357,21 283,5
18 19,3 324 372,49 347,4
21 19,8 441 392,04 415,8
24 20,1 576 404,01 482,4
27 20,4 729 416,16 550,8
30 20,6 900 424,36 618
165 190,5 3465 3641,35 3238,5
π =π1 + π2 + π3
3
π =234,17 + 147,05 + 172,98
3
π = 184,73 J/KgoC
Untuk menentukan jenis kawat konduktor yang digunakan pada percobaan kali ini,
praktikan mencoba mencarinya pada literatur. Ternyata tidak ada yang nilainya tepat
sama dengan hasil percobaan. Nilai yang paling dekat adalah nilai c dari perak, yaitu
sebesar 230 J/kg 0C. Apabila kawat tersebut kawat perak, maka dapat dihitung kesalahan
relatifnya, sebesar
Kesalahan relatif = c percobaan β c literatur
c literatur x100%
= 184,73 β 230
230 x100%
= 19,68 %
b. Analisis
i. Percobaan
Pada percobaan KR02 tentang Calori Work ini dilakukan secara online
melalui rLab dengan tujuan menghitung nilai kapasitas kalor suatu kawat konduktor.
Percobaan ini dilakukan dengan pengaliran listrik pada sebuah kawat tertentu.Lalu
terjadi perubahan temperatur pada kawat yang dialiri listrik. Sehingga terbukti bahwa
hukum kekekalan energi berlaku dimana energi tidak akan pernah hilang dan hanya
akan berubah bentuk, pada percobaan kali ini perubahan bentuk tersebut adalah dari
energi listrik, menjadi energi kalor, karena adanya perubahan temperatur tersebut.
Pengukuran ini dilakukan dalam 30 detik untuk setiap tegangannya dan di
lakukan pencatatan tiap 3 detik. Data diambil sebanyak 10 kali, dengan tujuan, data
yang didapatkan memiliki grafik dengan nilai yang diharapkan mendekati kebenaran.
Data yang diambilpun diharapkan bisa mewakili keselurahan data yang dibutuhkan.
Tegangan yang digunakan untuk percobaan kali ini ada 4 tegangan yang di
variasikan, dengan V0=0 volt, V1=0,66 volt, V2=1,59 volt,dan V3=1,06 volt. Tegangan
ini divariasikan agar kita dapat mengetahui besarnya pengaruh tegangan tersebut
terhadap kenaikan suhu disetiap waktunya. Selain itu, pada grafik 1, kita bisa melihat
perbandingan kenaikan suhu dari setiap tegangan yang berbeda-beda ini.
Data diambil dalam rentang waktu tiga detik ini diharapkan agar data yang
diambil memiliki perbedaan yang nyata,seperti yang terlihat di grafik 1. Apabila data
yang diambil dengan rentang waktu yang terlalu dekat, dikhawatirkan data tersebut
belum memiliki perbedaan yang nyata dan tidak dapat mewakili keseluruhan data.
Sehingga pengolahan datanya pun tidak bisa berjalan dengan baik.
ii. Hasil
Berdasarkan percobaan KR02 ini, didapatkan hasil bahwa semakin besar
tegangan yang diberikan, maka perubahan suhu yang terjadi pada kawat
konduktorpun bertambah besar. Hal ini sesuai dengan hukum kekekalan energi.
Dalam percobaan ini energi yang digunakan adalah energi panas dan energi listrik.
π = π
π£. πΌ. π‘ = π. π.βπ
Dari persamaan di atas, hasil yang didapat dalam percobaan ini berkesesuaian.
Tegangan (π£) yang diberikan berbanding lurus dengan perubahan suhu (βπ) yang
terjadi.
Dalam percobaan ini, praktikan mendapatkan hasil bahwa kalor jenis yang
digunakan dalam percobaan ini sebesar 184,73 J/KgoC. Maka praktikan mengambil
pendekatan dengan nilai-nilai kalor jenis yang ada. Praktikan mengambil kesimpulan
bahwa kawat yang digunakan adalah perak dengan kesalahan relatif yang terjadi dalam
percobaan ini relatif besar, yaitu 19,68 %. Hal ini disebabkan adanya kesalahan yang
terjadi, yaiut sistematik (systematic error).
Kesalahan sistematik yang terjadi adalah
Teori. Yaitu pada percobaan ini di asumsikan bahwa energi listrik yang diberikan
dala percobaan ini berkonversi 100% menjadi energi kalor dalam kawat tersebut.
Sedangkan pada kenyataannya, energi yang dikonversi tidak 100% berada pada
sistem, tapi ada sebagian yang terbuang ke lingkungan.
iii. Grafik
Pada grafik yang didapat dari hasil percobaan diatas, dapat dilihat beberapa
hal. Perubahan tempratur yang terjadi berbanding lurus dengan tegangan yang
diberikan dalam percobaan ini. Semakin besar tegangan yang diberikan, maka
perubahan suhu yang terjadipun semakin besar. Dalam grafik tersebutpun kita
dapat melihat perbandingan besarnya perubahan suhu dari masing-masing
tegangan.
VI. Kesimpulan
a. Semua energi bisa dikonversikan menjadi bentuk energi yang lain. Sesuai
dengan hukum kekekalam energi. Dalam percobaan ini energi listrik di ubah
menjadi energi kalor. Sehingga bisa dituliskan dengan π = π. Walaupun
demikian, energi tersebut tidak 100% di konversi karena ada energi yang
terbuang ke lingkungan.
b. Kapasitas kalor adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan oleh zat untuk
menaikkan suhunya 1oC (satuan: kalori/
oC)
c. Kalor jenis adalah banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 gram
atau 1 kg zat sebesar 1oC (satuan satuan kalori/gram.ΒΊC atau kkal/kg ΒΊC).
d. Semakin besar tegangan yang diberikan dan semakin lama listrik dialirkan,
suhunya akan semakin naik
e. Kawat yang diperkirakan digunakan untuk percobaan kali ini adalah kawat
perak, dengan nilai c adalah 184,73 J/kgCo dan kesalahan relatif 19,68 %.
VII. Referensi
Giancoli, D.C.; Physics for Scientists & Engeeners, Third Edition, Prentice Hall,
NJ, 2000.
Halliday, Resnick, Walker; Fundamentals of Physics, 7th Edition, Extended
Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ, 2005.
VIII. Link rLab
http://sitrampil4.ui.ac.id/kr02
IX. Lampiran
Waktu (sekon)
I
(10-3
A) V (volt)
Temp
(oC)
3 23,84 0,00 17,3
6 23,84 0,00 17,3
9 23,84 0,00 17,3
12 23,84 0,00 17,3
15 23,84 0,00 17,3
18 23,84 0,00 17,3
21 23,84 0,00 17,3
24 23,84 0,00 17,3
27 23,84 0,00 17,3
30 23,84 0,00 17,3
3 35,48 0,66 17,1
6 35,48 0,66 17,2
9 35,48 0,66 17,4
12 35,48 0,66 17,6
15 35,48 0,66 17,7
18 35,48 0,66 17,9
21 35,48 0,66 18,0
24 35,48 0,66 18,2
27 35,48 0,66 18,3
30 35,48 0,66 18,4
Waktu
(sekon)
I (10
-3 A)
V (volt) Temp (
oC)
3 51,79 1,59 17,3
6 51,79 1,59 17,7
9 51,79 1,59 18,7
12 51,79 1,59 19,7
15 51,79 1,59 20,7
18 51,90 1,59 21,6
21 51,90 1,59 22,4
24 51,79 1,59 23,1
27 51,90 1,59 23,8
30 51,79 1,59 24,4
3 42,43 1,06 17,4
6 42,43 1,06 17,6
9 42,43 1,06 18,0
12 42,43 1,06 18,4
15 42,43 1,06 18,9
18 42,43 1,06 19,3
21 42,43 1,06 19,8
24 42,43 1,06 20,1
27 42,43 1,06 20,4
30 42,43 1,06 20,6